台湾海峡致灾大风气候特征分析*

福建省气象台 夏丽花 吴幸毓 陈敏艳

台湾海峡致灾大风气候特征分析*

福建省气象台 夏丽花 吴幸毓 陈敏艳

利用福建省沿海、台湾海峡及台湾岛布设的气象站、自动站、浮标站的观测资料，以小时极大风达到8级以上定义致灾大风，分析台湾海峡致灾大风的时空分布特征。结果表明，台湾海峡的致灾大风风速分布具有明显的季节分布特征，出现概率呈双峰型分布，峰值出现在10月和1月，谷值在5月，即秋冬季最多、春末夏初最少；10级以上大风主要出现在8～10月。致灾大风空间分布上，台湾海峡海面出现的概率远大于海峡东岸和西岸，海峡西岸中南部岸段大于北部岸段，海峡东岸北部岸段大于南部岸段。1～5月和9～12月以东北风为主，海峡海面和海峡东岸的偏北分量比西岸大；4月起西南风逐渐增多，6～8月以西南风为主，但各风向概率值的大小差异不大，特别是海峡海面和海峡东岸7～8月西南风和东北风的风向概率近乎相当，这与此时正值台风季、受台风影响时容易出现旋转风密切关系。

致灾大风 台湾海峡 概率统计 时空分布

台湾海峡位于中国东南部海域，是维系大陆与台湾的纽带。台湾海峡处于亚热带季风区，海峡海面及沿海地区具有大风日数多、风速大、盛行风向集中的特点，冬季盛行东北风，夏季盛行西南风[1]。随着海峡渔业生产、航运的快速发展，对海洋气象保障服务的需求日益提高，大风天气对渔业生产和航运影响大，是主要的气象灾害之一，因此，开展台湾海峡致灾大风精密、细致的分析研究是保障台湾海峡经济生产、生活的当务之急。

已经有学者对福建沿海大风分析做过一些分析[2-3],随着自动站和浮标站资料的不断增多，资料的时间和空间精度得以提高，能更精细、准确地刻画出台湾海峡致灾大风的特点。本文利用福建省沿海、台湾海峡及台湾岛布设的气象站、自动站、浮标站观测资料，统计分析台湾海峡致灾大风的各级风力、风向的概率，以揭示台湾海峡致灾大风的时空分布特征，为致灾大风的预报预警业务提供参考依据。

1 资料处理

1.1分区的划分

由于台湾海峡区域广、地理环境复杂，不同区域的大风特征有所差别，因此，将台湾海峡分为三个区，即海峡西岸（即福建沿海）、海峡海面、海峡东岸（即台湾岛西岸）；海峡西岸海岸线极长，由于地理特征的变化对大风将产生影响，因此将其分为南、中、北三个岸段，对海峡东岸也分为南、北两个岸段，分别进行分析，各区的代表站如表1所示。

表1 台湾海峡区域划分及代表站号列表

1.2 资料时间及日界标准

选取各代表站2009～2015年逐日逐时极大风的风向、风速资料，风向分为16方位，风速以风力等级统计；以北京时间21时到次日20时为日界标准，以小时极大风风速大于17.2m/s（即8级以上）为致灾大风，当日只要有一个时次1个站出现致灾大风，即定义为致灾大风日。

2 风速特征

2.1 台湾海峡西岸致灾大风风速的时空分布

从海峡西岸致灾大风出现概率的月分布（图1a）可见，一年中海峡西岸致灾大风出现概率呈双峰型分布，最大值在10月（10.07%），其次是12月（7.63%），最小为5月（0.77%）；9级、10级以上大风出现概率最大、最小同样也分别在10月、5月，不同在于概率第二大值出现在8～9月，这是由于8、9月受台风影响较多，出现9级以上大风的概率高。而10月份不仅有台风影响，而且冷空气趋于活跃，受台风与冷空气共同作用更容易产生灾害性大风，因而，全年中10月份出现致灾大风的可能性最大。而11月至次年5月10级以上大风出现概率接近零，表明单独由冷空气影响出现10级以上致灾大风出现的概率极少。

从三个岸段致灾大风概率分布（图1b、1c、1d）可见，各岸段月分布趋势基本一致，8级以上大风概率均呈双峰型，最大概率都出现在10月，南部岸段最大达12.1%，其次是中部岸段11.3%，最小的北部岸段仅6.5%。1月是另一个峰值，中部、南部岸段较接近，在8%～9%之间，为北部岸段（4.0%）的2倍以上。总体而言，全年中南部岸段出现致灾大风的概率大于北部岸段。

图1 台湾海峡西岸致灾大风出现概率月分布

对于一些地理位置比较特殊的代表站，如大坠岛、深沪、坑口站，地处峡口或港湾，由于地形的狭管作用，这3个站的9级以上致灾大风概率明显高于其他代表站，但是月分布特征与上述一致。

2.2 台湾海峡东岸致灾大风风速的时空分布

海峡东岸7个代表站致灾大风出现概率的月分布（图2a）可见，8级、9级以上大风出现概率最大均在1月，而10级以上大风最多的是8月，这与海峡西岸致灾大风出现最多且强度最强在10月不同。由于台湾岛地形阻挡作用，台风从台湾岛东侧西行影响时海峡东岸处于背风侧，风力较小，因而8～10月不是一年中8级以上大风最多的月份；只有当台风进入海峡时，台风中心经过的附近地区时有10级以上强风出现，因此，8月份9级、10级以上大风出现的概率最大。冬季，冷空气势力强、活动频繁，气压梯度力和台湾海峡“峡管效应”的共同作用，有利于大风的出现，因此，12月和1月出现8级以上致灾大风的概率最大。4～6月是海峡东岸出现致灾大风概率最小的月份。

海峡东岸的北部和南部致灾大风概率对比（图2b）可见，二者月变化趋势基本一致，但海峡东岸北部大风出现概率略大于南部。

图2 台湾海峡东岸致灾大风出现概率月分布

2.3 台湾海峡海面致灾大风风速的时空分布

台湾海峡海面致灾大风出现概率的月分布分析表明，致灾大风出现概率分布于海峡东岸相类似，8级、9级以上大风出现概率最大在1月，次峰值出现在12月，最小值出现在6月；所不同的是，10级以上大风出现概率最多的是10月，这与海峡西岸相类似；但是海峡海面出现致灾大风的概率远大于海峡西岸和海峡东岸。

综上所述，台湾海峡致灾大风分布季节变化特征表现为：每年出现8级以上致灾大风概率最多的是秋冬季，最少的是春末夏初，5～6月是致灾大风出现概率最小的月份；而区域分布特征上，台湾海峡海面出现致灾大风的概率最多，最大月份（1月）达到35.5%，其次是海峡东岸，最大月份（1月）达到12.6%，最少的是海峡西岸，最大月份（10月）达到10.1%。

图3 海峡西岸盛行风向概率分布

3 盛行风向特征

3.1 台湾海峡西岸致灾大风盛行风向特征

从海峡西岸盛行风向概率分布（图3a）可见，海峡西岸全年盛行风向以东北风（NNE～ENE)为主，其次是西南风（SSW～SW），概率上，东北风约为西南风的5倍。北部、中部、南部风向概率最大的都是偏东北风（NE）（图3b），概率值分别为22.86%、26.47%、19.51%，南部盛行风向的离散度略大，NE和NNE很接近分别为19.51%和18.82%。

从海峡西岸北部（图4）、中部（图略）、南部（图略）三个岸段的风向概率月分布分析表明，三个岸段的盛行风向变化比较一致，通常1～5月和9～12月以东北风为主，4月起西南风逐渐增多，6～8月西南风概率明显增大。南部6～8月均盛行西南风向；中、北部7月也以西南风为最主要风向，但6月、8月有所区别：北部6月、8月东北风（13.93%、13.04%）的概率略大于西南风（11.87%、9.46%）；中部6月西南风（19.07%）较东北风（11.04%）略多，而8月相反（西南风13.36%、东北风15.80%）。

图4 海峡西岸北部岸段1-12月盛行风向概率分布（单位：%）

3.2 台湾海峡东岸致灾大风盛行风向特征

从海峡东岸盛行风向概率分布（图5a）可见，全年主要盛行风向为东北到偏北风(NE～N)。从风向概率月分布（图6）演变分析表明，与海峡西岸相似，海峡东岸1～5月和9～12月以东北到偏北风(NE～N)为主，4月起偏西（W）、西南（SW）和偏南（S）风向逐渐增多，6～8月即以这三种风向为主，但风向概率值大小差异不大，特别是7～8月，这与此时致灾大风绝大多数是由台风影响造成的，受台风影响时容易出现旋转风有密切关系。从海峡东岸的北部和南部盛行风向概率月分布（图略）对比分析表明，北部和南部盛行风向概率月变化趋势是一致的，但是，主导风向略有偏差，北部以偏北风(N)为主，南部以东北风(NE)为主（图5b），而且，北部每个月偏北风(N)的概率都较大，即使在6～8月偏北风(N)仍可以与西南风（SW）相当，这与台湾岛地形对风向的影响有密切关系，有待今后进一步分析研究。

图5 海峡东岸盛行风向概率分布

图6 海峡东岸1-12月盛行风向概率分布（单位：%）

3.3 台湾海峡海面致灾大风盛行风向特征

海峡海面盛行风向概率分布（图7a）可见，全年盛行风向为东北偏北风，盛行风向的偏北分量比海峡西岸大，而且主风向的集中度更高，海峡海面主风向东北偏北风（NNE）概率30.91%，海峡西岸主风向东北风（NE）概率22.94%，海峡东岸主风向东北风（NE）概率20.22%，这与海峡海面“狭管效应”更明显，而且地形摩擦作用影响小，有利于方向稳定有关；4个代表站的年盛行风向基本一致（图7b）。从风向月分布演变（图8）分析表明，海峡海面1～5月和9～12月以东北偏北风(NNE)为主，4月起西南风风向逐渐增多，6～8月以西南（SW）风到偏南风（S）为主。

图7 台湾海峡海面盛行风向概率

图8 台湾海峡海面1～12月盛行风向概率分布（单位：%）

4 结论

（1）台湾海峡的致灾大风风速分布有明显的季节分布特征，出现概率呈双峰型分布，峰值在10月和1月，谷值在5月，即8级以上致灾大风较容易出现在秋冬季，春末夏初最少；海峡西岸最大峰值出现在10月，海峡东岸和海峡海面最大峰值则出现在1月。

（2）台湾海峡海面出现8级以上致灾大风的概率远大于海峡两岸；海峡西岸，中南部岸段大风出现概率大于北部岸段；海峡东岸反之。

（3）冬季受冷空气影响时，台湾海峡盛行东北风，由于气压梯度力和“峡管效应”的共同作用，有利于海峡风力加大，因此，出现致灾大风的概率大；而秋季常出现台风和冷空气的共同作用影响，因而，也是致灾大风出现概率的峰值期，10级以上致灾大风主要出现在8～10月，即台风影响或台风和冷空气共同影响是造成台湾海峡致灾大风的重要原因。

（4）台湾海峡年盛行风向为东北风，其主要分布在1～5月和9～12月，海峡海面和海峡东岸的偏北分量比海峡西岸大；由于台湾海峡地处副热带季风区，冬季盛行东北风，夏季盛行西南风，因而4月起各区域西南风风向概率逐渐增多，特别是6～8月西南风概率明显增大，成为全年第二盛行风向。

（5）海峡西岸6～8月总体盛行西南风，三个岸段略有差别：南部岸段3个月内为一致的西南风；中部岸段8月、北部岸段6月和8月东北风出现概率略大于西南风，其余月份也以西南风为主要风向。

（6）台湾海峡海面和海峡东岸6～8月以西南风为主，但风向概率值差别不大，特别是7～8月，这与此时的致灾大风多为台风影响造成、易出现旋转风有密切关系。

（7）台湾岛、台湾海峡地形对风向、风速的影响还有待进一步分析研究。

[1] 朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文, 等. 天气学原理和方法[M]. 北京: 气象出版社, 2000.

[2] 鹿世谨，王岩. 福建气候[M]. 北京: 气象出版社, 2012.

[3] 林新彬,刘爱鸣,林毅,等.福建省预报员手册[M]. 北京:气象出版社, 2013.

* 资助项目：公益性行业（气象）专项GYHY201406014资助。